(57)【要約】【課題】測定対象物に影響を与えず、クリーニングブレードに掛かる応力分布を動的に観察できるようにすることで、様々な条件下での応力分布の変化を正確に捉えることをできるようにすること。【解決手段】クリーニングブレード方式を用いた電子写真装置において、光源と、偏光子と、検光子と、画像観察装置と、を備え、クリーニングブレードの内部応力分布を、被清掃部材との当接部の反対側から偏光を照射して得られた反射光を用いて観察する。この場合、画像観察装置の鏡筒として同軸落射が可能な鏡筒を用いることで、偏光子と検光子の機能を１つの偏光板に持たせる。又、偏光の反射がクリーニングブレード当接面で起こるように、クリーニングブレード当接面に反射層を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリーニングブレード方式を用いた電子写真装置において、光源と、偏光子と、検光子と、画像観察装置と、を備え、クリーニングブレードの内部応力分布を、被清掃部材との当接部の反対側から偏光を照射して得られた反射光を用いて観察することを特徴とする応力分布観察装置。
【請求項２】
画像観察装置の鏡筒として同軸落射が可能な鏡筒を用いることで、偏光子と検光子の機能を１つの偏光板に持たせることを特徴とする請求項１記載の応力分布観察装置。
【請求項３】
偏光の反射がクリーニングブレード当接面で起こるように、クリーニングブレード当接面に反射層を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の応力分布観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置の応力分布観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスの画像形成装置におけるクリーニング装置において、像担持体を清掃するクリーニング部材として板状のゴム等の弾性材料を用いるクリーニングブレード方式が知られている（特許文献１，２参照）。
【０００３】
例えば、電子写真方式の画像形成装置においては、帯電プロセス、露光プロセス、現像プロセスの各画像形成プロセスを経て感光体ドラム（像担持体）上にトナー像を形成し、このトナー像を転写プロセスによって感光体ドラム上から転写材（例えば紙）上に転写させる。この転写プロセスにおいて、感光体ドラム上のトナー像を構成するトナーは、その全てが転写される訳ではなく、少量のトナーが感光体ドラム表面に残る。このようにして感光体ドラム表面に残ったトナー（以下、「残留トナー」と言う）は、上述のクリーニングブレードのエッジを感光体ドラムに当接させて掻き落とし除去される。
【０００４】
クリーニングブレード方式は、構成が簡単且つ低コストで、残留トナーの除去性能も優れているという特徴を持つ。しかし、感光体ドラムとクリーニングブレードとの摩擦係数は非常に高いため、トナー等の粉体を感光体ドラムとクリーニングブレードとの当接部位に介在させて、良好な滑り性を得ている。
【０００５】
【特許文献１】特公昭５４−０３４３４０号公報
【特許文献２】特公昭５４−０３６５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来例によると、以下のような問題があった。
【０００７】
即ち、クリーニングブレードは粘弾性特性により規定されるものであり、その動的な挙動は複雑である。クリーニングブレードの押し付け圧が弱いと、残留トナーを感光体ドラムから除去し切れず、クリーニング不良が発生してしまう。
【０００８】
一方、残留トナーを掻き落とすためにクリーニングブレードを感光体ドラムに強い押し付け圧を掛けると、当接部の応力が不均一となる現象が発生し、クリーニングブレードの鳴きや捲れ等が発生し、問題になる。更に、長期使用時にはエッジの欠けや永久歪みにより残留トナーを掻き落とす能力が低下する。これによってクリーニングブレードの寿命が当初の予想よりも短くなってしまう。
【０００９】
以上説明したように、クリーニングブレードにおいて均一且つ十分な押し付け圧を掛けて制御するためには、クリーニングブレード当接面における応力分布を把握する必要がある。
【００１０】
これまでクリーニングブレード当接面における応力分布を把握するためには、クリーニングブレードに歪ゲージを取り付けたり、シート状の圧感知センサーを感光体ドラムとクリーニングブレード間に挟み込む等の検討をしてきた。しかし、歪ゲージの場合には歪ゲージ自体の質量による歪の変化を無視することができずに詳細な状況を知ることができなかった。又、シート状の圧感知センサーの場合には、センサーの厚さと表面性が無視できず対応が取れない等、何れの手法も測定対象物に影響を与えてしまい詳細は不明なままであった。
【００１１】
本発明の目的は、測定対象物に影響を与えず、クリーニングブレードに掛かる応力分布を動的に観察できるようにすることで、様々な条件下での応力分布の変化を正確に捉えることをできるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、クリーニングブレード方式を用いた電子写真装置において、光源と、偏光子と、検光子と、画像観察装置と、を備え、クリーニングブレードの内部応力分布を、被清掃部材との当接部の反対側から偏光を照射して得られた反射光を用いて観察することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、画像観察装置の鏡筒として同軸落射が可能な鏡筒を用いることで、偏光子と検光子の機能を１つの偏光板に持たせることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、偏光の反射がクリーニングブレード当接面で起こるように、クリーニングブレード当接面に反射層を形成したことを特徴とする。
【００１５】
クリーニングブレードとして広く用いられている素材は熱可塑性ポリウレタンゴムであり、一般的に透明である。ポリウレタンゴムは外力により歪を発生させると、応力に応じて複屈折を示す光弾性現象を生じる。この光弾性現象は偏光を導入することにより可視化できる。この可視化された状態を観察画像として評価することで、測定対象に対して影響を与えず、応力分布のインプロセス観察が可能になる。
【００１６】
本発明ではクリーニングブレードに被清掃部材との当接部の反対側から偏光を照射して得られた反射光を用いて観察することで、アルミニウム等の金属を用いている感光体ドラムや、更には中間転写ベルト等にも適用が可能である。更に、反射光を用いることで応力が変化した部分を偏光が２度通ることにより、１度だけ通るクリーニングブレードを透過した偏光よりも、細かい変化を観察し易くなるのも利点である。
【００１７】
但し、クリーニングブレードの当接面と反対側の面は光路を乱さず透過することが必要であり、十分透明になるようにクリーニングブレード作成時に注意しなければならない。又、クリーニングブレードで掻き落とされた残留トナーが跳ねて、或は飛散して当接面と反対側の面を汚染することを防ぐ必要がある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電子写真画像形成装置のクリーニング装置におけるクリーニングブレードに掛かる応力分布を動的に観察できるようになった。このように様々な条件下でのクリーニングブレード当接部分における応力分布変化を正確に捉えることをできるようになったことで、クリーニング装置の画像形成プロセス動作時における状態を制御することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
＜実施の形態１＞
図１を参照して本発明の実施の形態１に係る応力分布測定装置について詳しく説明する。
【００２１】
クリーニングブレード２とその支持部材１１を感光体ドラム１に当接させる。この状態は、実際の電子写真画像形成装置のクリーニングブレードにおける当接方法と同じである。感光体ドラム１は図示しない駆動装置によって図中矢印方向に回転自在である。
【００２２】
感光体ドラム１の表層は一例として、電子写真画像形成装置の感光体で電荷輸送層として用いられるポリカーボネートを結着樹脂とする層をコーティングしているが、目的とする表層を用いれば良い。又、クリーニングブレード２も同様にポリウレタンゴムを用いて感光体ドラム１に当接している。本実施の形態では、クリーニングブレード２として厚さ２ｍｍ、板状のゴム硬度７７度のポリウレタンゴムブレードを用いた。
【００２３】
本構成において、感光体ドラム１を図中矢印方向に回転駆動させることによって、クリーニングブレード２が実際にクリーニングしている状態にすることが可能になる。又、図示しない帯電、現像、転写等の電子写真画像形成プロセス要素を配置することで、クリーニングブレード２の状態を変化させられる。
【００２４】
光源５は、レンズ鏡筒４とビデオカメラ８を組み合わせた画像観察装置に観察光が入光するように配置する。一例としてレンズ鏡筒４にＮｉｋｏｎ製測定顕微鏡ＣＭ−１０、対物レンズ倍率１０倍を、光源５にモリテックス製１５０Ｗ光源ＭＨＦ−Ｇ１５０ＬＲを用いた場合、感光体ドラム１の法線方向からそれぞれ２５°ずつ傾けた位置に配置した場合に最も良好な画像が観察されたが、この角度に捕らわれるものではない。尚、本実施の形態では、Ｎｉｋｏｎ製測定顕微鏡ＣＭ−１０に備わっている同軸落射機能は使用しない。
【００２５】
又、一度焦点が定まればレンズ鏡筒４の対物レンズが１０倍程度の場合、画面内からクリーニングブレード２の当接面が外れることはほぼないが、手動或は自動でクリーニングブレード２の当接面を観察するように調整する機構を導入することは何ら問題ない。
【００２６】
ここで、クリーニングブレード２で掻き落とされた残留トナーが非当接面側の面を汚染することを防ぐ方法が必要である。本実施の形態では、クリーニングブレード２の上部に薄膜フィルム３（ポリウレタン製、厚さ０．２ｍｍ）を図１のように配置する方法を用いた。これにより、長時間残留トナーによる悪影響を防ぐことが可能であった。この際、薄膜フィルム３がクリーニングブレード２と感光体ドラム１に挟み込まれないように注意が必要である。
【００２７】
画像観察装置のレンズ鏡筒４もクリーニングブレード２で掻き落とされた残留トナーによる汚染を防ぐために、薄膜フィルムによる保護を行う方がより望ましい。又、クリーニングブレード２からの距離はレンズ鏡筒４の作動距離によって決まるが、なるべく大きく取ることが望ましい。一例としてＮｉｋｏｎ製測定顕微鏡ＣＭ−１０、対物レンズ倍率１０倍を用いた場合、作動距離は２０ｍｍ程度確保されるが、これに捕らわれるものではない。
【００２８】
図２を用いて観察光の光路について説明する。
【００２９】
図２において、光源５から出た観察光を偏光板７（偏光子）により直線偏光にし、測定対象であるクリーニングブレード２に照射する。クリーニングブレード２に当たった観察光は、クリーニングブレード２の表面で一部は反射・吸収されるが、大部分が透過し感光体ドラム１当接面近傍まで到達する。
【００３０】
次に、感光体ドラム１表層においても一部は吸収されるが、大部分は反射しクリーニングブレード２の表面を抜ける。このクリーニングブレード２を抜けた観察光を、更に偏光板６（検光子）に通して画像として観察することで、クリーニングブレード２内部の応力分布に応じた複屈折が可視化される。
【００３１】
ここで、本実施の形態においては、光源として白色光源を用いたが、単波長の光源或は単波長のみを透過するフィルターと白色光源を組み合わせた光源を用いても問題はない。又、偏光板の代わりに円偏光板を用いても構わない。
【００３２】
＜実施の形態２＞
図３を参照して本発明の実施の形態２に係る応力分布測定装置について詳しく説明する。
【００３３】
感光体ドラム１、クリーニングブレード２、薄膜フィルム３については前述した実施の形態１と同様である。又、クリーニングブレード２で掻き落とされた残留トナーが非当接面側の面を汚染することを防ぐ方法には、実施の形態１と同様の手法を用いた。又、レンズ鏡筒４の保護についても実施の形態１と同様である。
【００３４】
光源５はレンズから観察光を照射するように同軸落射機能付きレンズ鏡筒９に導入する。この同軸落射機能付きレンズ鏡筒９とビデオカメラ８を組み合わせた画像観察装置をクリーニングブレード２が感光体ドラム１と当接する部分の真上に来るように配置する。一例として、同軸落射機能付きレンズ鏡筒９にＮｉｋｏｎ製測定顕微鏡ＣＭ−１０、対物レンズ倍率１０倍を、光源５にモリテックス製１５０Ｗ光源ＭＨＦ−Ｇ１５０ＬＲを用いた場合、良好な画像が観察された。
【００３５】
又、一度焦点が定まればレンズ鏡筒４の対物レンズが１０倍程度の場合、画面内からクリーニングブレード２の当接面が外れることはほぼないが、手動或は自動でクリーニングブレード２の当接面を観察するように調整する機構を導入することは何ら問題ない。
【００３６】
図４を用いて観察光の光路について説明する。
【００３７】
図４において、光源５から出た観察光を同軸落射機能付きレンズ鏡筒９に導入し、レンズから同軸落射にて観察光を発光する。この観察光を偏光板１０（偏光子）により直線偏光にし、測定対象であるクリーニングブレード２に照射する。クリーニングブレード２に照射された観察光は、クリーニングブレード２の表面で一部は反射・吸収されるが、大部分が透過し感光体ドラム１当接面近傍まで到達する。
【００３８】
次に、感光体ドラム１表層においても一部は吸収されるが、大部分は反射しクリーニングブレード２の表面を抜ける。このクリーニングブレード２を抜けた観察光をもう一度偏光板１０（検光子）に通して画像として観察することで、クリーニングブレード２内部の応力分布に応じた複屈折が可視化される。
【００３９】
ここで、２度目に通過する偏光板は１度目に通過する偏光板と同じ偏光板である。即ち、偏光子と検光子の役割を１枚の偏光板でこなすことが可能になり、構成が実施の形態１よりも単純化される。
【００４０】
又、本実施の形態において光源として白色光源を用いたが、単波長の光源、或は単波長のみを透過するフィルターと白色光源を組み合わせた光源を用いても問題はない。
【００４１】
＜実施の形態３＞
前述した実施の形態１，２において、観察光の反射は感光体ドラム１表層で起こっている。これは観察光がクリーニングブレード２の当接面を抜けて、感光体ドラム１表層まで到達するためである。
【００４２】
しかし、クリーニング不良の発生により、トナーが観察光を遮るようになると、感光体ドラム１表層まで観察光が到達しにくくなるため、反射光が少なくなる現象が発生する。この現象を防ぐため、クリーニングブレード２の当接面に反射層１２を形成したところ、反射光が安定して得られるため、トナーの裏周り現象の発生の有無に関わらず、観察を安定に行うことがてできた。尚、本実施の形態では、反射層１２の形成をＰｔスパッタで行ったが、十分な反射光量が得られれば、これに限らない。
【００４３】
図５を用いて観察光の光路について説明する。
【００４４】
図５において、光源５から出た観察光を同軸落射機能付きレンズ鏡筒９に導入し、レンズから同軸落射にて観察光を発光する。この観察光を偏光板１０（偏光子）により直線偏光にし、測定対象であるクリーニングブレード２に照射する。クリーニングブレード２に照射された観察光は、クリーニングブレード２の表面で一部は反射・吸収されるが、大部分が透過しクリーニングブレード２当接面近傍まで到達する。
【００４５】
次に、観察光はクリーニングブレード２の当接面の反射層１２において反射し、クリーニングブレード２を抜ける。このクリーニングブレード２を抜けた観察光をもう一度偏光板１０（検光子）に通して画像として観察することで、クリーニングブレード２内部の応力分布に応じた複屈折が可視化される。
【００４６】
＜その他の実施の形態＞
本実施の形態では一例として、像担持体に電子写真画像形成装置における感光体ドラムを用いた系におけるクリーニングブレードを示して説明したが、クリーニング対象の像担持体としては感光体ドラムに捕らわれることない。例えば、中間転写ベルト、中間転写ドラム等へも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る観察光の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る観察光の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る観察光の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  感光体ドラム
２  クリーニングブレード
３  薄膜フィルム
４  レンズ鏡筒
５  光源
６  偏光板（検光子）
７  偏光板（偏光子）
８  ビデオカメラ
９  同軸落射機能付きレンズ鏡筒
１０  偏光板（検光子、偏光子兼用）
１１  クリーニングブレード支持部材
１２  反射層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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